首頁 > 新聞資訊 摘要： 本文主要介紹了ARM64（Armv8）體系結構的基本概念。
關鍵字：ARM64、Armv8、體系結構、ARM架構、指令集、數據寬度
1. ARM體系結構是什么？
ARM體系結構，又稱ARM架構，是一種硬件規范。主要用來約定指令集、芯片內部體系結構（如內存管理、高速緩存管理）等。
ARM指令集在結構體系中并沒有約定每一條指令在硬件描述語言（VHDL或Verilog HDL）中如何實現，而只約定了每條指令的格式、行為規范、參數等。
ARM體系結構從v1版本發展到v9版本，每個版本的體系結構，指令集都有相應的變化。
2. Armv8-A體系結構的基本概念
2.1處理機（Processing Element ,PE）：處理事務的過程抽象為處理機。
2.2執行狀態（Execution State）：處理器運行時的環境，包括寄存器的位寬、支持的指令集、異常模型、內存管理以及編程模型等。
Armv8體系結構定義了AArch64和AArch32兩個執行狀態。
2.2.1 ?AArch64為64位執行狀態
- 提供31個64位的通用寄存器
- 提供64位的程序計數指針寄存器(PC)、棧指針寄存器(SP)、異常鏈接寄存器(ELR).
- 提供A64指令集
- 提供64位的內存模型
- 定義Armv8異常模型，支持EL0-EL3共4個異常等級。
- 定義一組處理器狀態(PSTATE)用來保存處理機(PE)的狀態。
2.2.2 ?AArch32為32位執行狀態
- 提供13個32位的通用寄存器
- 提供32位的程序計數指針寄存器(PC)、棧指針寄存器(SP)、鏈接寄存器(LR).
- 提供A32指令集和T32（Thumb）指令集。
- 提供32位的虛擬內存訪問機制。
- 定義Armv8異常模型，支持EL0-EL3共4個異常等級。
- 定義一組處理器狀態(PSTATE)用來保存處理機(PE)的狀態。
2.3 Armv8指令集
- Arm 體系結構根據不同的執行狀態會有三種指令集。
- A64指令集，運行在AArch64狀態下，提供64位指令集支持。
- A32指令集，運行在AArch32狀態下，提供32位指令集支持。
- T32指令集，運行在AArch32狀態下，提供Thumb 16位和32位指令集支持。
2.4 系統寄存器命令
在AArch64狀態下，一些系統寄存器會根據不同的異常等級提供不同的變種寄存器。例如：SP_EL0表示在EL0下的SP寄存器，SP_EL1表示在EL1下的SP寄存器。
3. AArch64異常等級
ARMv8-A架構定義了一組異常級別（Exception Level，EL），從EL0到EL3，其中: 如果ELn為異常級別，n的值越大表示軟件執行權限越高。
如上圖所示，
- EL0提供用于普通用戶的應用。
- EL1提供操作系統相關的支持。
- EL2提供對非安全操作的虛擬化支持。
- EL3提供了兩個安全狀態之間切換的支持，安全狀態和非安全狀態。
- 一個程序可能不包括所有的異常級別，但必須包括EL0和EL1，至于EL2、EL3可選。
4. ARMv8支持的數據寬度
ARMv8支持如下幾種數據寬度：
- 字節：8位
- 半字：16位
- 字 ：32位
- 雙字：64位
- 四字：128位
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